La variabilità della modellazione 3D del territorio nell’epoca della Geomatica “dall’alto” automatizzata

Le tecniche geomatiche hanno raggiunto un grado di automazione impensabile fino a pochi anni fa: nell’ambito del rilevamento “dall’alto” del territorio, i sistemi Aerial Laser Scanning (ALS) e quelli da immagini digitali, acquisite con vettori sempre più versatili, addirittura con droni UAV, permettono di produrre DSM in modo quasi completamente automatico. In questo lavoro si studia la variabilità della qualità metrica dei DSM così ottenuti, elaborando dati ALS ed immagini digitali acquisiti sull’area della Basilica di Aquileia (UD). I punti ALS, densità 1-2 punti/mq, sono stati acquisiti da elicottero con il sistema Optech ALTM 3033, mentre le immagini digitali 3.648x2.736 pixel con una Canon PowerShot G12 posta su un drone Optokopter. Lo scopo di questo lavoro non è quello di confrontare i due modelli ottenuti, perché il DSM da ALS è penalizzato dalla bassa densità dei dati a noi disponibili, ma piuttosto quello di analizzare, sulla stessa area, come i DSM dipendano dai parametri geometrici di presa (laserscanning e fotogrammetrica) e dai parametri numerici scelti in fase di modellazione automatica. Si può dire che entrambe le due filiere, ALS e fotogrammetrica, prevedono prima la creazione della nuvola di punti 3D e poi la costruzione del DSM. Se la seconda fase è del tutto equivalente, pur svolta in ambienti software diversi, la prima fase è più o meno complessa, quindi automatizzabile, a seconda che si elaborino scansioni o immagini. All’utente medio vengono fornite nuvole di punti ALS già georeferenziati, mentre egli deve ricavare le nuvole di “punti omologhi fotogrammetrici” con un qualche software di multi-image matching, che nel nostro caso è 3DF Zephyr. Senza entrare nel merito analitico di questa complessa fase computazionale supplementare, spesso una black box, i risultati ottenibili sono assai variabili, perché dipendono non solo dalla scala media delle immagini e dalla distribuzione/precisione dei punti di appoggio, “parametri sacri” nella fotogrammetria aerea tradizionale, ma anche dal ricoprimento, spesso “eccessivo” e irregolare da drone, dall’illuminazione e dalla texture delle coperture, condizioni poco standardizzabili. Nell’evidente impossibilità di confrontare le varie nuvole di punti fotogrammetrici - ottenuti variando i parametri in modo plausibile - e ALS, si è proceduto a costruire i corrispondenti DSM, la cui qualità, a sua volta, dipende in primis dal passo di interpolazione e dall’algoritmo utilizzato. Dai confronti fra i vari DSM eseguiti in ambiente MeshLab, si è notato come il DSM da ALS risenta poco dei parametri di costruzione e come la superficie ottenuta automaticamente si discosti significativamente dai modelli solidi ottenuti “manualmente” con TerraScan dagli stessi dati ALS(!). Per quanto riguarda invece il DSM ottenuto automaticamente da fotogrammetria, la sua variabilità dai vari parametri numerici adottati raggiunge, con le stesse immagini elaborate, anche il 30%, in termini di differenza di volume.